DE1765032C3

DE1765032C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Metallwerkstückes

Info

Publication number: DE1765032C3
Application number: DE19681765032
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Cincinnati Milling Machine Co
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1967-03-30
Filing date: 1968-03-22
Publication date: 1979-09-13
Also published as: NL128958C; SE327769B; NL6704507A; BE712518A; CH488523A; GB1225256A; FR1569771A; DE1765032A1; DE1765032B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Schaltungsanordnung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Metallwerkstückes mit Hilfe von unipolaren Funkenentladungsimpulsen, welche -,teile Flanken und ein hinter der Anstiegsflanke flacher ansteigendes Impulsdach aufweisen.

Ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der vorstehend bezeichneten Art sind bereits bekannt (US-PS 32 57 583 F ig. 5). Bei den dabei benutzten unipolaren Funkenentladungsimpulp" weist das Impulsdach /.wischen den steilen Flanken neben einem flach ansteigenden Bereich noch einen ^f!.-\ch abfallenden Bereich auf.

In dieser Patentschrift geht es jedoch darum, eine Schaltungsanordnung für Funkenerosion zu schaffen, bei der Breite und Abstand der Impulse im Vergleich zu üblichen Funkenitnpulsgeneratoren im wesentlich größeren Bereich variabel sind. Die beschriebene Impulsform ist dort auch nur eine Annäherung an die eigentlich erstrebte Rechteckform. Über die Größe der Neigung des Impulsdaches ist nichts Näheres gesagt. Lediglich die ansteigende Neigung wird als sehr klein bezeichnet. Eine eigenständige Bedeutung, insbesondere eine vorteilhafte Einwirkung auf den Bearbeitungsprozeß wird ihr offenbar nicht beigemessen. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die — auch gemäß der US-PS erstrebte — Rechteckform der Impulse zu einem relativ hohen Elektrodenverschleiß führt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie auf relativ einfache Weise der Elektrodenverschleiß bei der elektroerosiven Bearbeitung eines Metallwerkstücks mit Hilfe von unipolaren Funkenentladungsimpulsen vermindert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Stromaniplitude jedes Funkenentladungsimpulses während dessen Dauer derart erhöht wird, daß jede Funkenentladung mit einer praktisch konstanten Stromdichte erfolgt. Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß auf besonders einfache Weise der Elektrodenverschleiß vermindert ist, und zwar auch in dem Fall, daß große Materialmengen zu beseitigen sind.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, eine Schaltungsanordnung zu verwenden, die dadurch gekennzeichnet, ist, daß das Werkstück und die Elektrode in einem Entladungskreis

mit der Parallelschaltung einer einstellbaren Selbstinduktionsspule und eines einstellbaren Widerstandes in Reihe liegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand ein solcher erwünschter Stromimpulsverlauf für die Funkenentladungsimpulse erzielt wird, daß der Elektrodenverschleiß besonders gering bleibt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend bspw. näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig.2 zeigt den Verlauf der mit Hilfe der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 erzeugten Stromimpulse.

Das Werkstück 3 ist über eine Reihenschaltung eines gesteuerten Gleichrichters 9 und eines aus der Parallelschaltung einer Induktivität 5 und eines Widerstandes 4 bestehenden Netzwerkes an eine Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen. Die Elektrode 2 ist direkt an den positiven Po! der Gleichspannungsquelle I angeschlossen. Parallel zur Gleichspannungsquelle 1 ist ein Pufferkondensator 6 geschaltet. An den Verbindungspunkt der Parallelschaltung des Widerstandes 4 und der Induktivität 5 und des gesteuerten Gleichrichters 9 ist der positive Pol der Gleichspannungsquelle 1 über die Reihenschaltung eines Kondensators 7 und der Antiparallelsch3ltung einer Diode 11 und eines gesteuerten Gleichrichters 10 angeschlossen.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt. Es sei angenommen, daß der Kondensator 7 ungeladen ist, wenn die Speisespannungsquelle 1 an die Entladeschaltung angeschlossen wird. Wenn der Gleichrichter 9 durch einen von dem Impulsgenerator 8 abgegebenen Impuls zur Zeit in leitend wird, beginnt ein Strom durch die Reihenschaltung, bestehend aus dem Widerstand 4, dem Gleichrichter 9 und dem zwischen der EJektrode 2 und dem Werkstück 3 gebildeten Entladespalt, t.v fließen. Dieser Strom (k in Fig. 2), der nach sehr kurzer Zeit erreicht ist, wird durch den Widerstand 4 begrenzt. Nach der Zeit to beginnt ein Strom durch die Induktivität 5 zu fließen. Dieser Strom steigt nahezu proportional bezogen auf die Zeitachse an, da in dieser Schaltung mit der Induktivität 5 ein vernachlässigbarer Widerstand in Reihe geschaltet ist. Der über den Entladespalt fließende Gesamtstrom /ändert sich über die Zeitachse mit dem in Fig. 2 zwischen den Punkten A und B gezeigten Verlauf.

Zur Zeit t\ wird der Gleichrichter 10 durch den Impulsgenerator 8 leitend geschaltet, so daß der Kondensator 7 geladen wird. Solange der Kondensator 7 nicht vollständig aufgeladen ist, ist das Potential am Verbindungspunkt des Gleichrichters 9 und der Induktivität 5 praktisch gleich dem Potential, das am positiven Pol der Speisespannungsquelle 1 herrscht. Die zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 liegende Spannung wird nun gleich der zwischen dem Verbindungspunkt und dem positiven Pol der Spannungsquelle 1 liegenden Spannung, nämlich ungefähr Null. Die Funkenentladung hört auf, und der Strom / wird sehr schnell zu Null. Der Gleichrichter 9 sperrt wieder, wenn der Strom /zu Null geworden ist.

Der Kondensator 7, der zusammen mit der Induktivität eine Reihenschaltung bildet, wird durch die SpeisespannungsqueKe 1 aufgeladen. Nach einer von der /.C-Zeitkonstante des Reihenkreises 5, 7 abhängigen Zeitspanne kehrt der durch diese Reihenschaltung fließende Strom seine Polarität um. Der Gleichrichter

10 wird dadurch gesperrt Der Entladestrom des Kondensators 7 fließt nun über die Diode 11 und lädt den Pufferkondensator 6. Es ist günstiger, die LC-Zeitkonstante des LC-Kreises nicht größer zu machen, als es zum Ausschalten des Gleichrichters 9 erforderlich ist, um nämlich eine möglichst hohe Impulsfrequenz zu erzielen.

Der oben beschriebene Zyklus kann durch Einschalten, d. h. Leitendmachen des Gleichrichters 9 wieder von vorn beginnen. In Fig.2 sind zwei Impulse näher gezeigt

Bei einer Versuchsschaltung besaß die Speisespannungsquelle 1 eine Klemmenspannung von 1 !0 V, der Kondensator 6 besaß eine Kapazität von 20 μΡ, der veränderliche Widerstand 4 war auf 50 Ohm eingestellt, die veränderliche Induktivität 5 war auf 0,2 mH eingestellt der Kondensator 7 besaß eine Kapazität von 0,5 μΡ, als gesteuerte Gleichrichter 9 und 10 wurden solche des Typs BTX 66 verwendet.

Der Strum Io betrug 2 A und der Strom ι\ Ί8 A. Die Impulsdauer, die etwa gleich t\ — to lang ist, betrug 50 μβ. Mit Hilfe des Elektroerosionsverfahrens wurde in einem Gesenkstahlwerkstück 3 ein 25 mm tiefes Loch mit einer 2 bis 6 mm dicken Kupferelektrode hergestellt.

Mit Hilfe der aus Schaltungselementen der zuvor genannten Art aufgebauten und Ströme der gerade erwähnten Größe führenden Schaltungsanordnung hat sich gezeigt, daß die Abnutzung der Elektrode 2 auf einem minimalen Wert gehalten wird. So betrug die Abnutzung der Elektrode 0,1 Volumen°/o, und zwar bezogen auf die Materialabtragung am Werkstück 3. Mit Impulsen konstanter Stromamplitude und gleicher Dauer und Energie betrug die Abnutzung dagegen 5 Volumen⁰/). Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich hinsichtlich der Elektrodenabnutzung demgemäß eine Verbesserung um einen Faktor von 50.

Die Größe des Anstiegs der Stromamplitude pro Zeiteinheit ist einstellbar. Wechselt man das Material der Elektrode 2, so ist eine Änderung des Amplitudenanstiegs erforderlich, um wieder minimalen Elektrodenverschleiß zu erhalten. Die Induktivität 5 wird demgemäß entsprechend verändert.

Der zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 3 vorhandene Luftspalt wurde durch A.wendung eines bekannten Verfahrens konstant gehalttri. Durch cm von der Verbindungsstelle des Gleichrichters 9 und der Induktivität 5 abgeleitetes Signal wurde ein Motor gesteuert, der die Elektrode 2 während der Bearbeitung des Werk-tückes auf dieses zubewegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines Metallwerkstückes mit Hilfe von unipolaren Funkenentladungsimpulsen, welche steile Flanken und ein hinter der Anstiegsflanke flacher ansteigendes Impulsdach aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromamplitude jedes Funkenentladungsimpules während dessen Dauer derart erhöht wird, daß jede Funkenentladung mit einer praktisch konstanten Stromdichte erfolgt.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (3) und die Elektrode (2) in einem Entladungskreis mit der Parallelschaltung einer einstellbaren Selbstinduktionsspule (5) und eines einstellbaren Widerstandes (4) in Reihe liegen.